Kernarchitektur eines LoRaWAN-Agrarnetzwerks
Seit 2011 fertigen wir Wetterüberwachungssysteme und haben Lösungen implementiert, denen Kunden in über 70 Ländern vertrauen. Unsere Feldtests zeigen immer wieder, dass die Aufrechterhaltung eines stabilen Signals über einen Radius von 500 m die größte Herausforderung für große landwirtschaftliche Betriebe darstellt. Deshalb sind unsere LoRa-Kollektorknoten speziell für die Vernetzung mehrerer Knoten in dicht bewachsenen Anbaugebieten optimiert, um Datenverluste zwischen Feld und Cloud zu vermeiden.
Feldgeräte (Sensorknoten)
Grundlage jedes Präzisionslandwirtschaftssystems ist die genaue Datenerfassung direkt aus der Umgebung. Typische Feldeinsätze umfassen:
- Wetterstationen:Bei Montage mit umgekehrter oder Standardhalterung erfassen diese Geräte oberirdische Mikroklimadaten wie Windgeschwindigkeit, Niederschlagsmenge, Umgebungstemperatur, Luftfeuchtigkeit und Sonneneinstrahlung.
- Bodensensoren mit mehreren Tiefen:Punktsensoren, die in den Boden eingebracht werden, messen wichtige Kennwerte der Wurzelzone in verschiedenen Tiefen, darunter Bodenfeuchte, Bodentemperatur, elektrische Leitfähigkeit (EC) und pH-Wert.
LoRa-Funkübertragung (300-500 m)
Sensorknoten sind mit LoRa-Kollektorknoten verbunden, die die drahtlose Übertragung steuern. Durch die Nutzung des LoRaWAN-Protokolls ist eine Kommunikation über extrem große Entfernungen möglich, typischerweise 300 bis 500 Meter, abhängig von der Topografie. Da diese Geräte mit geringem Stromverbrauch arbeiten, können sie problemlos mit kleinen, integrierten Solarmodulen betrieben werden, wodurch aufwendige Feldverkabelung entfällt.
Gateway Tower & Cloud-Upload
Daten von mehreren Sensorknoten auf dem gesamten landwirtschaftlichen Betrieb werden an einem zentralen LoRaWAN-Gateway-Turm zusammengeführt. Dieses Gateway fungiert als Brücke zwischen dem lokalen Feldnetzwerk und dem Internet und lädt die aggregierten Daten über Mobilfunknetze (4G) oder eine kabelgebundene Ethernet-Verbindung auf einen Cloud-Server hoch.
Der Datenfluss: Vom Feld zur Cloud
Das Verständnis der Informationsabfolge ist für Systemintegratoren und Betriebsleiter landwirtschaftlicher Betriebe von entscheidender Bedeutung. Die Daten folgen einem strikten, automatisierten Pfad:
- Datenerfassung:Wetterstationen und Bodensensoren mit unterschiedlichen Tiefen erfassen Umweltdaten.
- Lokale Aggregation:Feldgeräte senden Daten an nahegelegene, solarbetriebene LoRa Collector-Knoten.
- Fernübertragung:Die Datensammler senden die Daten (bis zu 500 m) an den zentralen LoRaWAN Gateway Tower.
- Cloud-Upload:Das Gateway leitet die Informationen via 4G oder Ethernet an die Cloud-Plattform weiter.
- Benutzerüberwachung:Landwirte greifen über Mobiltelefone oder Desktop-PCs auf das Cloud-Dashboard zu, um Daten zu visualisieren, historische Protokolle einzusehen und Echtzeitwarnungen zu erhalten.
- Automatisierte Ausführung:Cloud-Algorithmen lösen das intelligente Bewässerungssteuerungssystem auf Basis voreingestellter Feuchtigkeits- oder Wetterschwellenwerte aus.
Systemkomponenten & Funktionen – Übersicht
Zur schnellen Übersicht folgt hier die strukturelle Aufschlüsselung der in der Lösung verwendeten Hardware und Verbindungen:
| Komponententyp | Gerätebeispiele | Erfasste Daten / Funktion | Konnektivität |
|---|---|---|---|
| Feldgeräte | Wetterstation, Bodensensoren | Windgeschwindigkeit, Regen, Bodenfeuchte, pH-Wert, elektrische Leitfähigkeit | LoRa (zum Collector Node) |
| Datenübertragung | LoRa-Kollektor, Gateway Tower | Aggregiert Daten von Sensoren mehrerer Knoten. | LoRaWAN (Reichweite 300-500 m) |
| Netzwerk-Backhaul | Cloud-Server | Zentralisierter Daten-Upload | 4G / Ethernet |
| Ausführung | Magnetventile, Tropfschläuche | Automatisierte Bewässerungsauslösung | Cloud-gesteuert |
Von den Daten zur Handlung: Intelligente Bewässerungssteuerungssysteme
Datenerfassung ist nur die halbe Miete; erst die Umsetzung der Daten generiert den ROI. Das Cloud Platform Dashboard bietet Echtzeitzugriff und Fernverwaltung des Systems und wandelt Rohdaten in aussagekräftige Diagramme und Analysen um.
Sinkt die Bodenfeuchtigkeit unter einen bestimmten Schwellenwert oder kündigt die Wettervorhersage eine Trockenperiode an, kommuniziert die Cloud-Plattform automatisch mit dem intelligenten Bewässerungssteuerungssystem. Dieses System aktiviert angeschlossene Magnetventile und leitet so die Bewässerung über die Tropfschläuche genau dorthin und dann, wo die Pflanzen sie benötigen. Dadurch werden sowohl Überwässerung als auch Trockenstress vermieden.
Die 4 wichtigsten Vorteile von Großbetrieben
Der Einsatz einer LoRaWAN-Überwachungslösung bietet deutliche betriebliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Wi-Fi- oder Bluetooth-Systemen:
- Ultraweite Reichweite (300-500 m):Deckt weitläufige landwirtschaftliche Flächen ab, ohne dass Hunderte teurer Signalverstärker benötigt werden.
- Geringer Stromverbrauch:Die Geräte funktionieren zuverlässig mit minimalem Solarstrom, wodurch die Wartungs- und Batteriewechselkosten drastisch reduziert werden.
- Multi-Node-Netzwerk:Kann Tausende einzelner Sensorknoten gleichzeitig ohne Netzwerküberlastung verarbeiten.
- Stabiles Signal:Hohe Störfestigkeit gewährleistet eine zuverlässige Datenübertragung auch durch dichte Pflanzenbestände oder widrige Wetterbedingungen.
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Veröffentlichungsdatum: 24. März 2026